(57)【要約】  プリントヘッドにおいて、第１のノズル出口から第１の液体の第１のプライマリ液滴を排出して、第１の速度で第１の経路（ｐＡ）沿いに移動させる、段階と、第２のノズル出口から第２の液体の第２のプライマリ液滴を排出して、第１の速度より低速な第２の速度で第２の経路（ｐＢ）沿いに移動させる段階であって、第２の経路（ｐＢ）は、第１の経路（ｐＡ）に対し３から６０度の角度（α）を成して傾斜した軸沿いに傾斜しており、第１の経路（ｐＡ）と接続点において交差する、段階と、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴の飛行を制御して、接続点において第１のプライマリ液滴を第２のプライマリ液滴に結合して結合液滴を生じさせる段階であって、その結果、化学反応が第１のプライマリ液滴の第１の液体と、第２のプライマリ液滴の第２の液体との間で開始される、段階と、電荷を結合液滴に帯びさせる段階と、結合液滴の飛行経路（ｐＣ）は、第１のプライマリ液滴の飛行経路（ｐＡ）の軸から２０度以下で変更されており、電荷を帯びさせられた結合液滴の飛行経路（ｐＣ）を、偏向電極により制御する段階と、を実行する、ドロップオンデマンドプリント方法、である。
2019523159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリントヘッドにおいて、
第１のノズル出口から、第１の液体の第１のプライマリ液滴を排出して、第１の速度で第１の経路（ｐＡ）沿いに移動させる、段階と、
第２のノズル出口から、第２の液体の第２のプライマリ液滴を排出して、前記第１の速度より低速な第２の速度で第２の経路（ｐＢ）沿いに移動させる段階であって、前記第２の経路（ｐＢ）は、前記第１の経路（ｐＡ）に対し３から６０度の角度（α）を成して傾斜した軸沿いに傾斜しており、前記第１の経路（ｐＡ）と接続点において交差する、段階と、
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴の飛行を制御して、前記接続点において前記第１のプライマリ液滴を前記第２のプライマリ液滴に結合して結合液滴を生じさせる段階であって、その結果、前記第１のプライマリ液滴の前記第１の液体と、前記第２のプライマリ液滴の前記第２の液体との間で化学反応が開始される、段階と、
電荷を前記結合液滴に帯びさせる段階と、
前記結合液滴の飛行経路（ｐＣ）は、前記第１のプライマリ液滴の飛行経路（ｐＡ）の軸から２０度以下で変更されており、
電荷を帯びさせられた前記結合液滴の前記飛行経路（ｐＣ）を、偏向電極により制御する段階と、
を実行する、ドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項２】
前記第１のプライマリ液滴は、前記接続点において、前記第２のプライマリ液滴より高い運動エネルギーを有する、請求項１に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３】
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴のうち少なくとも１つを帯電させることにより、前記結合液滴に電荷を帯びさせる段階を備える、請求項１または２に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項４】
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴のうち少なくとも１つを、前記ノズル出口と前記接続点との間で帯電させる段階を備える、請求項３に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項５】
前記プライマリ液滴がノズルのチャネル内で前記液体と接触している間に、前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴のうち少なくとも１つを前記ノズル出口で帯電させる段階を備える、請求項４に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項６】
帯電された前記プライマリ液滴の前記飛行経路（ｐＡ、ｐＢ）を偏向電極により偏向させる段階をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項７】
帯電された前記結合液滴を加速電極により加速させる段階をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項８】
前記結合液滴を飛行中に帯電させることにより、前記結合液滴に電荷を帯びさせる段階を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項９】
前記第２のプライマリ液滴よりサイズが大きい前記第１のプライマリ液滴を排出する段階を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項１０】
前記プライマリ液滴の排出タイミングを制御する段階を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項１１】
前記ノズル出口間の相対位置を制御する段階を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項１２】
前記接続点は、カバーにより画定される反応チャンバ内部に位置する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項１３】
前記反応チャンバ内部で、チャンバ温度、電場、超音波場、ＵＶ光、前記プリントヘッドのエンクロージャの出口に向けられた気体流うち少なくとも１つのパラメータを制御する段階をさらに備える、請求項１２に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項１４】
ノズルアセンブルであって、
第１の液体を備えた第１の液体貯蔵槽に第１のチャネルを通して接続され、および、オンデマンドで前記第１の液体の第１のプライマリ液滴を形成し、且つ前記第１のプライマリ液滴を排出する第１の液滴生成および押し出し装置を有し、前記第１のプライマリ液滴を第１の速度で第１の経路（ｐＡ）沿いに移動させる、第１のノズルと、
第２の液体を備えた第２の液体貯蔵槽に第２のチャネルを通して接続され、および、オンデマンドで前記第２の液体の第２のプライマリ液滴を形成し、且つ、前記第２のプライマリ液滴を排出する第２の液滴生成および押し出し装置を有し、前記第２のプライマリ液滴を前記第１の速度より低速な第２の速度で第２の経路（ｐＢ）沿いに移動させる、第２のノズルであって、前記第２の経路（ｐＢ）は、前記第１の経路（ｐＡ）に対し３から６０度の角度（α）を成して傾斜した軸沿いに傾斜しており、前記第１の経路（ｐＡ）と接続点において交差する、第２のノズルと、を含む、ノズルアセンブリと、
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴の飛行を制御して、前記接続点において前記第１のプライマリ液滴を前記第２のプライマリ液滴に結合して結合液滴を生じさせるための手段であって、その結果、前記第１のプライマリ液滴の前記第１の液体と、前記第２のプライマリ液滴の前記第２の液体との間で化学反応が開始される、手段と、
電荷を前記結合液滴に帯びさせるための手段と、
前記結合液滴の飛行経路（ｐＣ）は、前記第１のプライマリ液滴の飛行経路（ｐＡ）の軸から２０度以下で変更されており、
前記結合液滴の前記飛行経路（ｐＣ）を制御するための偏向電極と、備える、
ドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項１５】
前記第１のプライマリ液滴は、前記接続点において、前記第２のプライマリ液滴より高い運動エネルギーを有する、請求項１４に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項１６】
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴のうち少なくとも１つを帯電させるための帯電電極を備える、請求項１４または１５に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項１７】
前記帯電電極は、ノズル出口と前記接続点との間に位置する、請求項１６に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項１８】
前記プライマリ液滴がノズルのチャネル内で前記液体と接触している間に、前記プライマリ液滴を帯電させるべく、前記帯電電極は、前記ノズル出口に配置されている、請求項１７に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項１９】
帯電された前記プライマリ液滴の前記飛行経路（ｐＡ、ｐＢ）を偏向させるための偏向電極をさらに備える、請求項１４から１８のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項２０】
帯電された前記結合液滴を加速させるための加速電極をさらに備える、請求項１４から１９のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項２１】
前記結合液滴を飛行中に帯電させることにより、前記結合液滴に電荷を帯びさせるための帯電電極をさらに備える、請求項１４から２０のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項２２】
前記第１のプライマリ液滴は、前記第２のプライマリ液滴より大きいサイズを有する、請求項１４から２１のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項２３】
前記プライマリ液滴の排出タイミングを制御するためのコントローラをさらに備える、請求項１４から２２のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項２４】
ノズル出口間の相対位置を制御するための手段をさらに備える、請求項１４から２３のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項２５】
前記プリントヘッドの出口に向けられる気体流のソースをさらに備える、請求項１４から２４のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項２６】
前記接続点は、カバーによって画定される反応チャンバ内部に配置されている、請求項１４から２５のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項２７】
プリントヘッドにおいて、
第１の電荷を有する第１の液体の第１のプライマリ液滴を排出して、第１の経路沿いに移動させる段階と、
前記第１の電荷と反対の第２の電荷を有する第２の液体の第２のプライマリ液滴を排出して、第２の経路沿いに移動させる段階と、を実行し、
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴が印刷される表面に到達する前に、前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴が飛行中に互いに引き付け合い、接続点において結合して結合液滴を形成するように、前記第１の電荷および前記第２の電荷は選択されている、ドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項２８】
前記第１のプライマリ液滴を第１のノズル出口から排出する段階と、前記第２のプライマリ液滴を第２のノズル出口から排出する段階とを、備え、
前記第１のノズル出口は、前記ノズル出口の平面においてノズルの軸間を測定した距離だけ、前記第２のノズル出口から離間されており、前記距離は、前記第１のノズル出口および前記第２のノズル出口を出る前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴の直径より大きい、請求項２７に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項２９】
下流方向に狭まる断面を有するセパレータにより第２のノズル出口から離間された第１のノズル出口から前記第１のプライマリ液滴を排出する段階であって、前記第２のプライマリ液滴は、前記第２のノズル出口から排出される、段階を備える、請求項２７または２８に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３０】
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴の飛行経路を気体流により制御する段階をさらに備える、請求項２７から２９のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３１】
前記接続点は、カバーにより画定される反応チャンバ内部に位置する、請求項２７から３０のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３２】
前記第１の液体はインクベースであり、前記第２の液体は前記インクベースを硬化させるための触媒である、請求項２７から３１のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３３】
前記第１の液体および前記第２の液体は、前記結合液滴内で化学反応を受ける、請求項２７から３２のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３４】
前記第１の液体および前記第２の液体は、前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴の融合後直ちに化学反応が開始されるように、前記第１の液体および前記第２の液体が飛行中に融合および拡散されて、前記結合液滴を形成することを可能にするように選択された界面の表面張力を有する、請求項２７から３３のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３５】
前記反応チャンバ内部で、チャンバ温度、電場、超音波場、ＵＶ光のうち少なくとも１つのパラメータを制御する段階をさらに備える、請求項３１に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３６】
第１の液体貯蔵槽および第２の液体貯蔵槽内で、前記第１の液体および前記第２の液体を帯電させる段階を備える、請求項２７から３５のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３７】
第１の液体貯蔵槽および第２の液体貯蔵槽の外部で前記第１の液体および前記第２の液体を帯電させる段階を備える、請求項２７から３６のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３８】
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴を、ノズル出口と前記接続点との間のそれぞれの飛行経路沿いで帯電させる段階を備える、請求項２７から３７のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリント方法。
【請求項３９】
ノズルアセンブルであって、
第１の液体を備えた第１の液体貯蔵槽に第１のチャネルを通して接続され、および、オンデマンドで前記第１の液体の第１のプライマリ液滴を形成し、且つ、前記第１のプライマリ液滴を排出する第１の液滴生成および押し出し装置を有し、前記第１のプライマリ液滴を第１の経路沿いに移動させる、第１のノズルと、
第２の液体を備えた第２の液体貯蔵槽に第２のチャネルを通して接続され、および、オンデマンドで前記第２の液体の第２のプライマリ液滴を形成し、且つ、前記第２のプライマリ液滴を排出する第２の液滴生成および押し出し装置を有し、前記第２のプライマリ液滴を第２の経路沿いに移動させる、第２のノズルと、を含む、ノズルアセンブリと、
前記第１のプライマリ液滴を形成する前記第１の液体を第１の電荷で帯電させるための手段と、
前記第２のプライマリ液滴を形成する前記第２の液体を前記第１の電荷と反対の第２の電荷で帯電させるための手段と、を備え、
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴が印刷される表面に到達する前に、前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴が飛行中に互いに引き付け合い、接続点において結合して結合液滴を形成するように、前記第１の電荷および前記第２の電荷は選択される、ドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４０】
前記第１の液体はインクベースであり、前記第２の液体は前記インクベースを硬化させるための触媒である、請求項３９に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４１】
前記第１の液体および前記第２の液体は、前記結合液滴内で化学反応を受ける、請求項３９または４０に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４２】
前記第１の液体および前記第２の液体は、前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴の融合後直ちに化学反応が開始されるように、前記第１の液体および前記第２の液体が飛行中に融合および拡散されて、前記結合液滴を形成することを可能にするように選択された界面の表面張力を有する、請求項３９から４１のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４３】
第１のノズル出口は、ノズル出口の平面においてノズルの軸間を測定した距離だけ、第２のノズル出口から離間されており、前記距離は、前記第１のノズル出口および前記第２のノズル出口を出る前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴の直径より大きい、請求項３９から４２のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４４】
下流方向に狭まる断面を有するセパレータにより、第２のノズル出口から離間された第１のノズル出口から前記第１のプライマリ液滴は排出され、前記第２のプライマリ液滴は、前記第２のノズル出口から排出される、請求項３９から４３のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４５】
前記ノズル出口の端部の平面からの前記セパレータの側壁の長さは、前記プライマリ液滴の直径より短くない、請求項４４に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４６】
ノズル出口と、前記接続点とを囲むカバーをさらに備える、請求項３９から４５のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４７】
前記第１の液体貯蔵槽および前記第２の液体貯蔵槽、前記第１のノズルおよび前記第２のノズル、並びに第１のノズル出口および第２のノズル出口は、前記第１のノズル出口と前記第２のノズル出口との間に尖った端部のセパレータを形成する電気的絶縁プレートにより離間されている、請求項３９から４６のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４８】
第１のノズル出口および第２のノズル出口は、前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴を互いに平行に排出するように構成されている、請求項３９から４７のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項４９】
前記結合液滴の飛行経路を制御するための手段をさらに備える、請求項３９から４８のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項５０】
前記第１のプライマリ液滴および前記第２のプライマリ液滴の飛行経路の下流側における、第１のノズル出口および第２のノズル出口と、前記接続点との間の第１の帯電プレートおよび第２の帯電プレートと、
前記第１のノズル出口と前記第１の帯電プレートとの間に接続された第１のＤＣ電圧源と、
前記第２のノズル出口と前記第２の帯電プレートとの間に接続された第２のＤＣ電圧源と、
前記第２の帯電プレートは、前記第１の帯電プレートとは反対の電位に接続されており、
前記第１のノズル出口と前記第２のノズル出口との間、および、前記第１の帯電プレートと前記第２の帯電プレートとの間にある電気的絶縁セパレータプレートと、をさらに備える、請求項３９から４９のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項５１】
前記第１の帯電プレートは、第１の電気的絶縁セパレータにより前記第１のノズル出口から離間されており、前記第２の帯電プレートは、第２の電気的絶縁セパレータにより前記第２のノズル出口から離間されている、請求項５０に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項５２】
電気的絶縁セパレータと、前記ノズルとの間に第１の気体流を、および、帯電プレートと、ノズルとの間に第２の気体流を生成するよう構成された気体流のソースをさらに備える、請求項３９から５１のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【請求項５３】
帯電プレートと、エンクロージャとの間に第３の気体流を生成するよう構成された気体流のソースをさらに備え、前記エンクロージャは、ノズル出口と、前記接続点との間にある、請求項３９から５２のいずれか一項に記載のドロップオンデマンドプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドロップオンデマンドプリントヘッドおよびプリント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷とは、インク液滴を、紙、プラスチックまたは他の被印刷物上に押し出すことにより、デジタルイメージを再生する種類の印刷である。使用されている主な技術としては、コンティニュアス型インクジェット（ＣＩＪ）およびドロップオンデマンド型（ＤＯＤ）インクジェットの２つがある。
【０００３】
コンティニュアス型インクジェット技術では、高圧ポンプが、貯蔵槽から、インクと速乾性溶媒とから成る溶液をガンボディおよび微小ノズルを通して方向付け、プラトー・レイリーの不安定性により、インク液滴の連続流を形成する。圧電性結晶がガンボディ内で振動する際に音響波を形成し、一定間隔で液体流を液滴へと分割させる。インク液滴が形成されるとき、インク液滴は帯電電極によって形成される静電場に晒される。静電場は、液滴の所望の偏向度により変わる。これにより、各液滴に制御された可変的な静電荷がもたらされる。帯電した液滴は、１または複数の帯電していない「ガード液滴」により分離され、近接する液滴間の静電気の斥力を最小化する。帯電した液滴は静電場を通過し、静電偏向プレートにより方向付け（偏向させ）られてレセプタ材料（被印刷物）上に印刷されるか、または偏向されないまま再利用のために収集ガターへと向かうことが可能とされる。液滴の帯電量が多くなるほど、より大きい角度で偏向される。液滴のごく一部のみが印刷に用いられ、大部分はリサイクルされる。インクシステムは、飛行時間（ノズル噴出とガターのリサイクルとの間の時間）中の溶媒蒸発および排気プロセスからの溶媒蒸発に対処するためのアクティブな溶媒調整を必要とする。排気プロセスにより、未使用の液滴と共にガターに引き入れられた気体は、貯蔵槽から排気される。溶媒の損失に対処すべく、粘度が監視され、溶媒（または溶媒のブレンド）が追加される。
【０００４】
ドロップオンデマンド（ＤＯＤ）は、印刷される被印刷物上に比較的大きなインク液滴を噴出すべく、電磁バルブを用いる低解像度ＤＯＤプリンタ、または、サーマル式ＤＯＤおよびピエゾ式ＤＯＤのいずれかの液滴排出方法を用いることで、非常に小さなインク液滴を噴出し得る高解像度ＤＯＤプリンタに分類されてよい。
【０００５】
サーマル式インクジェットのプロセスにおいては、プリントカートリッジは、各々がヒータを含む一連の小さなチャンバ含む。各チャンバから液滴を噴出すべく、電流パルスが加熱要素を通過し、チャンバ内のインクを急速に蒸発させて泡を形成させ、それにより、圧力が大きく増大し、インク液滴を紙上へと押し出す。インクの表面張力および凝集、すなわち蒸気泡の収縮が、インク貯蔵槽に取り付けられた狭いチャネルを通して、インクのさらなる電荷をチャンバに引き寄せる。通常、用いられるインクは水ベースであり、着色剤として顔料または染料のいずれかが用いられる。用いられるインクは、蒸気泡を形成するための揮発性成分を有する必要があり、そうでない場合は、液滴の噴出は生じ得ない。
【０００６】
ピエゾ式ＤＯＤは、加熱要素の代わりに、各ノズルの背後にあるインクが充填されたチャンバ内で圧電材料を用いる。電圧が印加されると、圧電材料は形状を変え、これが流体内に圧力パルスを生じさせ、ノズルからインク液滴を押し出す。必要な場合にのみ、ＤＯＤプロセスは、ヘッドに、ドット当たり０から８個のインク液滴を塗布するように命令するソフトウェアを用いる。
【０００７】
高解像度プリンタはオフィス用途に加え、産業コーディング（印字）およびマーキングのいくつかの用途で用いられている。サーマル式インクジェットは、カートリッジベースのプリンタでより頻繁に用いられており、その多くは、例えば、医薬品産業等のより小さなインプリント向けである。ＳｐｅｃｔｒａまたはＸａａｒ等の会社のピエゾ式のプリントヘッドが、高解像度の場合におけるコーディング用産業プリンタで使用されており、成功を収めている。
【０００８】
すべてのＤＯＤプリンタが、１つの特徴を共通に有している。すなわち、排出されるインク液滴が非多孔質の被印刷物上に塗布される場合、ＣＩＪ技術と比較して、より長い乾燥時間を有するという点である。速乾性溶媒を用いる理由は、速乾性溶媒を念頭に置いて設計されるＣＩＪ技術において十分受け入れられていることであるが、一般的にＤＯＤ技術において、特に高解像度ＤＯＤにおいては、その使用は限定する必要がある。というのは、速乾性インクは、ノズル上での乾燥をもたらすからである。多くの既知の用途において、非多孔質の被印刷物上における高解像度ＤＯＤプリンタのインプリントの乾燥時間は、ＣＩＪの乾燥時間と比べて、少なくとも２倍、通常は３倍を優に超えるものとなろう。これは、特定の産業コーディング用途においては欠点である。例えば、数秒の乾燥時間である非常に高速の生産ラインでは、まだ湿っている（乾燥していない）インプリントを、当該インプリントが他の物体と接触した際、ダメージに晒すことになり得る。
【０００９】
高解像度ＤＯＤ技術の別の欠点としては、限定的な液滴エネルギーである。これにより、被印刷物をプリントノズルに対し、非常に均一に且つ接近してガイドすることが必要となる。また、これは一部の産業用途に対する欠点となることが判明している。例えば、コーディングされる表面が平坦でない場合、当該表面はノズルに対し非常に近接してガイドできない。
【００１０】
また、ＣＩＪ技術も、本質的な制限を有していることが判明している。ＣＩＪがうまく機能するためには、特定の液滴サイズを必要とするために、ＣＩＪはこれまで、高解像度のインプリントに対する使用については、成功していなかった。ＣＩＪ技術の他の周知の欠点としては、溶媒の使用量が多いことである。これは、供給コストを高騰させるのみならず、一般に用いられているＭＥＫ（メチルエチルケトン）等の最も有用な溶媒は有毒性であるので、オペレータおよび環境に対し有害でもあり得る。以下の文書は、インクジェット印刷技術に対する様々な改良を示すものである。
【００１１】
Ｔ．Ｈａｓｅｇａｗａらによる「Double-shot inkjet printing of donor-acceptor-type organic charge-transfer complexes: Wet/nonwet definition and its use for contact engineering（ドナー‐アクセプタ型有機電荷移動錯体によるダブルショットインクジェット印刷：ウェット／ノンウェットの定義および接触エンジニアリングのためのその使用）」（Thin Solid Films 518 (2010) 3988から3991ページ）は、ダブルショットインクジェット印刷（ＤＳ‐ＩＪＰ）技術を示す。そこでは、可溶性成分のドナー（例えば、テトラチアフルバレン，ＴＴＦ）分子およびアクセプタ（例えば、テトラシアノキノジメタン，ＴＣＮＱ）分子を含む２種類のピコリットル規模のインク液滴が、被印刷物表面上の同一の位置に、個別に堆積されて、難溶性金属成分のＴＴＦ‐ＴＣＮＱ膜を形成する。当該技術は、ウェット／ノンウェットの表面改質を用いて、個々に印刷されるドナーおよびアクセプタのインクの混合液滴を、予め定義された領域に閉じ込め、これにより、ピコリットル規模の瞬間的な錯体形成をもたらす。
【００１２】
米国特許US7429100は、連続的に動作するインクジェットプリンタのインク液滴ジェット内のインクの液滴数を増加させるための方法および装置を示す。そこでは、少なくとも２つの別個に生成されたインク液滴ジェットが、１つのインク液滴ジェットに結合され、その結果、当該結合されたインク液滴ジェットが対応する別個のインク液滴ジェットの別個のインク液滴を完全に取り囲み、従って、個々の流れにおけるインク液滴数の合計に等しい複数のインク液滴を有する。個々の流れからのインク液滴は互いに衝突せず、且つ、互いに結合されず、結合液滴ジェット内で別個の液滴のままである。
【００１３】
米国特許出願US20050174407は、固体材料を堆積させるための方法を示す。そこでは、一対のインクジェットプリント装置が、インク液滴同士が飛行中に衝突するような方向に、それぞれのインク液滴を噴出して混合液滴を形成し、当該混合液滴が被印刷物に向かって前方に進み続け、混合液滴はプリントヘッドの外で形成される。
【００１４】
米国特許US8092003は、デジタルインクおよび触媒を用いて被印刷物上へイメージをデジタル印刷するためのシステムおよび方法を示す。当該デジタルインクおよび触媒は、被印刷物上でのインクの硬化を開始および／または加速させる。インクおよび触媒は、インクジェットプリンタヘッド内部にある間は、互いに別個に保持されており、ヘッドから排出された後、すなわちヘッド外部に出た後に初めて結合される。これは、ヘッド外部での飛行中の液滴の融合に対する正確な制御という問題、およびそれに対応して、印刷対象物上での液滴配置に対する正確な制御の欠如という問題を生じさせ得る。
【００１５】
日本特許出願JP2010105163Aは、ノズルプレートの外部で飛行中に結合する液体を排出する複数のノズル孔を含むノズルプレートを開示する。
【００１６】
米国特許US8092003は、デジタルインクおよび触媒を用いて被印刷物上へイメージをデジタル印刷するためのシステムおよび方法を示す。当該デジタルインクおよび触媒は、被印刷物上でのインクの硬化を開始および／または加速させる。インクおよび触媒は、インクジェットプリンタヘッド内部にある間は、互いに別個に保持されており、ヘッドから排出された後、すなわちヘッド外部に出た後に初めて結合される。これは、ヘッド外部での飛行中の液滴の融合に対する正確な制御という問題、およびそれに対応して、印刷対象物上での液滴配置に対する正確な制御の欠如という問題を生じさせ得る。
【００１７】
上記の方法のすべてにおいて、それぞれの主液体の液滴は、それぞれのノズルから排出された後にガイドされない。従って、接続点に向かう途中におけるそれらの飛行経路が制御されていない。当該接続点において、それらは混合された、結合液滴の形成を開始する。化学的に反応する基質を混合する際、ノズル端部の領域における当該基質間の偶発的な、望ましくない接触を回避すべく、このような制御が必要となろう。このような過度な早期接触は、結合物質の残留物の積み上がりを招き、結合物質が凝固する時間と共にノズルを塞ぐ可能性がある。
【００１８】
ＰＣＴ出願WO2016135294A2は、プリントヘッドにおいて次のステップを実行することを備えるドロップオンデマンドプリント方法を開示する。すなわち、第１の液体の第１のプライマリ液滴を排出して、第１の経路沿いを移動させる段階と、第２の液体の第２のプライマリ液滴を排出して、第２の経路沿いを移動させる段階と、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴の飛行を制御して、プリントヘッド内部にある反応チャンバ内の接続点で、第１のプライマリ液滴を第２のプライマリ液滴に結合させて結合液滴を生じさせる段階であって、その結果、反応チャンバの制御された環境内で、第１のプライマリ液滴の第１の液体と、第２のプライマリ液滴の第２の液体との間の化学反応が開始される、段階と、結合液滴が接続点から開始する結合液滴経路沿いの移動中に、プリントヘッドの要素から距離を取られるように、反応チャンバを通る結合液滴経路沿いの結合液滴の飛行を制御する段階と、を備える。複数の実施形態の１つにおいて、プリントヘッドは、接続点の前または接続点において、第２のプライマリ液滴の飛行経路を、第１のプライマリ液滴の飛行経路と一列になる経路に変更するための一組の電極を備える。
【００１９】
例えば、特許文献US3657599、 US20110193908またはUS20080074477に記載されるような帯電した液滴に影響を及ぼすための電極を用いて、プリントヘッドを出る液滴の速度を変更するための様々な既知の構成が存在する。
【００２０】
米国特許出願US20080074477は、コンティニュアス型インクジェットプリンタにおける液滴の容積を制御するためのシステムを開示する。単一のノズルから噴出されたすべての一続きのインク液滴が、長手方向の軌跡に沿ってターゲットの被印刷物に対し噴射される。軌跡における一続きのインク液滴から、一群の液滴が選択され、この一群の液滴は、静電気で、上流側で当該一群の液滴を加速させる、および／または、下流側で当該一群の液滴を減速させることにより結合され、単一の液滴に結合される。
【００２１】
ドイツの特許出願DE3416449およびDE350190は、液滴の連続流を生成する液滴生成器を備えるＣＩＪプリントヘッドを示す。液滴の一部は結合液滴へと結合される。液滴流は、出射されるインクジェットを、同一サイズを有する、等しく離間された液滴へと分解するノズルの近傍において、周期的な圧力撹乱の結果生じる。ＣＩＪ技術で一般的である通り、液滴の大部分は帯電され、ガターにより収集され、インクを液滴生成器に供給する貯蔵槽へとフィードバックされる。ＣＩＪ技術に関するプリントヘッドの中核的特徴が、ＤＯＤ技術に対して、それを本質的に限定的なものとする。結合液滴は非帯電液滴で形成され、結合液滴は移動経路に従い、印刷されるべき表面に向かって方向付けられ、当該移動経路は、衝突するこれらプライマリ液滴の移動経路に依存する。
【００２２】
日本特許出願JPS5658874は、液滴の連続流を生成する、等しく離間されたノズルを備えるＣＩＪプリントヘッドを示し、当該液滴の一部はガターにより収集され、当該液滴の一部のみが印刷されるべき表面に到達する。ＣＩＪ技術に関するプリントヘッドの中核的特徴が、ＤＯＤ技術に対し、それを本質的に限定的なものとする。帯電したこれらプライマリ液滴の経路は、一方の液滴の経路が他方の液滴の経路と交差するように、一組の電極によって変更され、その結果、液滴は印刷されるべき表面に集結する。従って、結合液滴は、印刷されるべき表面において直接形成される。
【００２３】
ＣＩＪおよびＤＯＤ技術のプリントヘッド間における構造的および技術的な大きな差異に起因し、これらのプリントヘッドは互いに互換性がなく、これらの技術の間では、個々の特徴が移転可能ではない。
【００２４】
米国特許US8342669は、任意の時点（噴射前、噴射中または噴射後のように列挙されている）において混合されてよい少なくとも２つのインクを備えるインクセットを開示する。特定の実施形態は、インクは、インクジェットヘッドを出た箇所と、被印刷物との間の任意の箇所において、すなわち飛行中の任意の箇所において、混合または結合されてよいと記載されている。インクジェット装置と被印刷物との間でインクが結合された後、インク液滴は反応を開始してよく、すなわち、ビニールモノマーの重合が開始されてよく、液滴のモメンタムが、液滴を被印刷物上の所望の位置へと運んでよい。しかしながら、これは、インクジェット装置の外部環境は可変的であるので、液滴の融合パラメータを制御することが困難であるという欠点を有している。
【００２５】
主基質の液滴がそれぞれのノズル出口を出た後のこれらの飛行経路を制御することが、適切な融合を保証するだけでなく、ノズル出口の近傍における化学反応する基質間の過度の早期接触を回避するためにも望ましい。かかる望ましくない接触により、反応物質の残留物の積み上がりを招来させ、結果的にノズルを詰まらせる可能性がある。
【００２６】
米国特許出願US2011/0181674は、貯蔵槽から引き込まれた第１のインクを貯蔵し、且つ、アクチュエータの駆動力によって第１のインクをノズルへと移送する圧力チャンバと、圧力チャンバとノズルとの間に配置され、第１のインクを、第２のインクのインクフロー経路を通って引き込まれた第２のインクと混合させることを可能にするダンパと、を含むインクジェットプリントヘッドを開示する。その溶液の欠点は、混合したインクがノズルと接触することである。このことは、混合されたインクの物理化学的パラメータが混合されたインクの噴射を可能としないとき、または、混合されたインクが化学的に不安定であり、且つ混合されたインク内で生じる反応により、混合されたインクの噴射を不可能とするような物理化学的パラメータの変更を生じさせるとき、または、その反応が混合されたインクの凝固を生じさせるとき、問題に至る可能性がある。インク成分の混合時に化学反応が開始される場合、ノズルと接触する混合されたインクの残留物が、残留物の積み上がりを生じさせ得、印刷プロセス中にノズルを詰まらせることにつながる。
【００２７】
ＤＯＤインクジェットプリントに関する課題としては、インクが表面上へ堆積された後、インクの硬化にかかる時間が比較的長いことが相変わらずである点である。
【００２８】
インクが表面上へ堆積された後のその硬化時間を短くすべく、ＤＯＤインクジェットプリント技術を改善するニーズが依然として存在する。また、異なる被印刷物および形状の異なる製品をコーディングすべく、より高い液滴エネルギーおよびより正確な液滴配置と併せて、かかる結果を得ることは有利であろう。インプリントの乾燥（または硬化）時間を短縮し、且つプリンタから排出されるプリント液滴のエネルギーを上げることを試みて、インクジェットプリント技術を改善するニーズがある。本発明は、それら２つの利点を組み合わせ、それら利点を、これまではＣＩＪプリンタのみにしか得られず、一般的にＤＯＤ技術（主に乾燥時間について）、とりわけ高解像度ＤＯＤ技術の領域では得られなかったレベルにまで至らせる。ここでは、乾燥（硬化）時間および液滴エネルギーの両方が、現状の技術と比較して、大幅に改善されている。本発明は、ＣＩＪ技術の主な欠点にも取り組み、少なくとも１０倍低減させた溶媒の使用量をもたらし、ＣＩＪの液滴と比較して、はるかに小さな液滴がより高速度で排出されることを可能としつつ、さらに得られるインプリントは、多種多様な被印刷物上で極めて高い付着力で、非常に短時間で固まり得る。
【００２９】
液滴配置の精度、液滴サイズの選択および印刷解像度の改善を目的とし、プリント液滴の飛行経路を制御するための代替的手段を用いて、プリント液滴の飛行を制御するための代替的な解決手段を提供するニーズもまた存在する。かかる代替的な解決手段により、上述の改善点が様々なインクを用いて、様々な異なる被印刷物上に適用されることを可能にすることが好ましい。当該インクには、極めて高い付着力、非常に高い印刷解像度および液滴配置の精度、すなわち印刷品質と、非常に短い乾燥または凝固時間、すなわち、被印刷物上への液滴配置の瞬間と、準備完了、乾燥、凝固、被印刷物上への永久的インプリント作成の瞬間との間の時間、とを併せて可能とするインクが含まれる。
【発明の概要】
【００３０】
第１の態様において、プリントヘッドにおいて、第１のノズル出口から第１の液体の第１のプライマリ液滴を排出して、第１の速度で第１の経路（ｐＡ）沿いに移動させる、段階と、第２のノズル出口から第２の液体の第２のプライマリ液滴を排出して、第１の速度より低速な第２の速度で第２の経路（ｐＢ）沿いに移動させる段階であって、第２の経路（ｐＢ）は、第１の経路（ｐＡ）に対し３から６０度の角度（α）を成して傾斜した軸沿いに傾斜しており、第１の経路（ｐＡ）と接続点において交差する、段階と、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴の飛行を制御して、接続点において第１のプライマリ液滴を第２のプライマリ液滴に結合して結合液滴を生じさせる段階であって、その結果、化学反応が第１のプライマリ液滴の第１の液体と、第２のプライマリ液滴の第２の液体との間で開始される、段階と、電荷を結合液滴に帯びさせる段階と、結合液滴の飛行経路（ｐＣ）は、第１のプライマリ液滴の飛行経路（ｐＡ）の軸から２０度以下で変更されており、電荷を帯びさせられた結合液滴の飛行経路（ｐＣ）を、偏向電極により、制御する段階と、を実行する、ドロップオンデマンドプリント方法、が開示される。
【００３１】
第１のプライマリ液滴は、接続点において、第２のプライマリ液滴より高い運動エネルギーを有してよい。
【００３２】
方法は、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴のうち少なくとも１つを帯電させることにより、結合液滴に電荷を帯びさせる段階を備えてよい。
【００３３】
方法は、ノズル出口と接続点との間で、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴のうち少なくとも１つを帯電させる段階を備えてよい。
【００３４】
方法は、プライマリ液滴がノズルチャネル内で液体と接触している間に、ノズル出口において、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴のうち少なくとも１つを帯電させる段階を備えてよい。
【００３５】
方法は、さらに、偏向電極により、帯電されたプライマリ液滴の飛行経路（ｐＡ、ｐＢ）を偏向させる段階を備えてよい。方法は、さらに、加速電極により、帯電された結合液滴を加速させる段階を備えてよい。
【００３６】
方法は、飛行中の結合液滴に帯電させることにより、結合液滴に電荷を帯びさせる段階を備えてよい。
【００３７】
方法は、第２のプライマリ液滴より大きいサイズの第１のプライマリ液滴を排出する段階を備えてよい。方法は、プライマリ液滴の排出タイミングを制御する段階を備えてよい。方法は、ノズル出口間の相対位置を制御する段階を備えてよい。接続点は、カバーで画定される反応チャンバ内部に配置されてよい。
【００３８】
方法は、さらに、反応チャンバ内部で、チャンバ温度、電場、超音波場、ＵＶ光、プリントヘッドのエンクロージャの出口に向けられた気体流のうち少なくとも１つのパラメータを制御する段階をさらに備えてよい。
【００３９】
また、ノズルアセンブルであって、第１の液体を備えた第１の液体貯蔵槽に第１のチャネルを通して接続され、および、オンデマンドで第１の液体の第１のプライマリ液滴を形成し、且つ、第１のプライマリ液滴を排出する第１の液滴生成および押し出し装置を有し、第１のプライマリ液滴を第１の速度で第１の経路（ｐＡ）沿いに移動させる、第１のノズルと、第２の液体を備えた第２の液体貯蔵槽に第２のチャネルを通して接続され、および、オンデマンドで第２の液体の第２のプライマリ液滴を形成し、且つ、第２のプライマリ液滴を排出する第２の液滴生成および押し出し装置を有し、第２のプライマリ液滴を第１の速度より低速な第２の速度で第２の経路（ｐＢ）沿いに移動させる、第２のノズルであって、第２の経路（ｐＢ）は、第１の経路（ｐＡ）に対し３から６０度の角度（α）を成して傾斜した軸沿いに傾斜しており、第１の経路（ｐＡ）と接続点において交差する、第２のノズルと、を含む、ノズルアセンブリと、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴の飛行を制御して、接続点において第１のプライマリ液滴を第２のプライマリ液滴に結合して結合液滴を生じさせるための手段であって、その結果、化学反応が第１のプライマリ液滴の第１の液体と、第２のプライマリ液滴の第２の液体との間で開始される、手段と、電荷を結合液滴に帯びさせるための手段と、結合液滴の飛行経路（ｐＣ）は、第１のプライマリ液滴の飛行経路（ｐＡ）の軸から２０度以下で変更されており、結合液滴の飛行経路（ｐＣ）を制御するための偏向電極と、備える、ドロップオンデマンドプリントヘッドが開示される。
【００４０】
第１のプライマリ液滴は、接続点において、第２のプライマリ液滴より高い運動エネルギーを有してよい。
【００４１】
プリントヘッドは、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴のうち少なくとも１つを帯電させるための帯電電極を備えてよい。帯電電極は、ノズル出口と接続点との間に位置付けられてよい。
【００４２】
プライマリ液滴がノズルのチャネル内で液体と接触している間にプライマリ液滴を帯電させるべく、帯電電極はノズル出口に配置されてよい。
【００４３】
プリントヘッドは、さらに、帯電されたプライマリ液滴の飛行経路（ｐＡ、ｐＢ）を偏向させるための偏向電極をさらに備えてよい。
【００４４】
プリントヘッドは、さらに、帯電された結合液滴を加速させるための加速電極を備えてよい。
【００４５】
プリントヘッドは、さらに、飛行中に結合液滴を帯電させることにより、結合液滴に電荷を帯びさせるための帯電電極を備えてよい。第１のプライマリ液滴は、第２のプライマリ液滴より大きいサイズを有してよい。
【００４６】
プリントヘッドは、さらに、プライマリ液滴の排出タイミングを制御するためのコントローラを備えてよい。
【００４７】
プリントヘッドは、さらに、ノズル出口間の相対位置を制御するための手段を備えてよい。接続点は、カバーで画定される反応チャンバ内部に配置されてよい。
【００４８】
第２の態様において、プリントヘッドにおいて、第１の電荷を有する第１の液体の第１のプライマリ液滴を排出して、第１の経路沿いに移動させる段階と、第１の電荷と反対の第２の電荷を有する第２の液体の第２のプライマリ液滴を排出して、第２の経路沿いに移動させる段階と、を実行し、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴が印刷される表面に到達する前に、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴が飛行中に互いに引き付け合い、接続点において結合して結合液滴を形成するように、第１の電荷および第２の電荷は選択される、ドロップオンデマンドプリント方法が開示される。
【００４９】
方法は、第１のプライマリ液滴を第１のノズル出口から排出する段階と、第２のプライマリ液滴を第２のノズル出口から排出する段階とを、備えてよく、第１のノズル出口は、ノズル出口の平面においてノズルの軸間を測定した距離だけ、第２のノズル出口から離間されており、距離は、ノズル出口を出る第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴のこれらの直径より大きい。
【００５０】
方法は、下流方向に狭まる断面を有するセパレータにより、第２のノズル出口から離間された第１のノズル出口から第１のプライマリ液滴を排出する段階であって、第２のプライマリ液滴は、第２のノズル出口から排出される、段階を備えてよい。
【００５１】
方法は、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴の飛行経路を気体流により制御する段階をさらに備えてよい。接続点は、カバーで画定される反応チャンバ内部に配置されてよい。第１の液体はインクベースであってよく、第２の液体はインクベースを硬化させるための触媒である。第１の液体および第２の液体は、結合液滴内で化学反応を受けてよい。
【００５２】
第１の液体および第２の液体は、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴の融合後直ちに化学反応が開始されるように、第１の液体および第２の液体が飛行中に融合および拡散されて、結合液滴を形成することを可能にするように選択された界面の表面張力を有してよい。
【００５３】
方法は、反応チャンバ内部で、チャンバ温度、電場、超音波場、ＵＶ光のうち少なくとも１つのパラメータを制御する段階をさらに備えてよい。方法は、液体貯蔵槽内で液体を帯電させる段階を備えてよい。方法は、液体貯蔵槽の外部で液体を帯電させる段階を備えてよい。
【００５４】
方法は、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴を、ノズル出口と接続点との間のそれらの飛行経路沿いで帯電させる段階を備えてよい。
【００５５】
また、ノズルアセンブルであって、第１の液体を備えた第１の液体貯蔵槽に第１のチャネルを通して接続され、および、オンデマンドで第１の液体の第１のプライマリ液滴を形成し、且つ、第１のプライマリ液滴を排出する第１の液滴生成および押し出し装置を有し、第１のプライマリ液滴を第１の経路沿いに移動させる、第１のノズルと、第２の液体を備えた第２の液体貯蔵槽に第２のチャネルを通して接続され、および、オンデマンドで第２の液体の第２のプライマリ液滴を形成し、且つ、第２のプライマリ液滴を排出する第２の液滴生成および押し出し装置を有し、第２のプライマリ液滴を第２の経路沿いに移動させる、第２のノズルと、を含む、ノズルアセンブリと、第１のプライマリ液滴を形成する第１の液体を第１の電荷で帯電させるための手段と、第２のプライマリ液滴を形成する第２の液体を第１の電荷と反対の第２の電荷で帯電させるための手段と、を備え、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴が印刷される表面に到達する前に、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴が飛行中に互いに引き付け合い、接続点において結合して結合液滴を形成するように、第１の電荷および第２の電荷は選択される、ドロップオンデマンドプリントヘッドも開示される。
【００５６】
第１の液体はインクベースであってよく、第２の液体はインクベースを硬化させるための触媒であってよい。第１の液体および第２の液体は、結合液滴内で化学反応を受けてよい。
【００５７】
第１の液体および第２の液体は、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴の融合後直ちに化学反応が開始されるように、第１の液体および第２の液体が飛行中に融合および拡散されて、結合液滴を形成することを可能にするように選択された界面の表面張力を有してよい。
【００５８】
第１のノズル出口は、ノズル出口の平面においてノズルの軸間を測定した距離だけ、第２のノズル出口から離間されてよく、距離は、第１のノズル出口および第２のノズル出口を出る第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴のこれらの直径より大きい。
【００５９】
下流方向に狭まる断面を有するセパレータにより、第２のノズル出口から離間された第１のノズル出口から第１のプライマリ液滴が排出されてよく、第２のプライマリ液滴は、第２のノズル出口から排出される。
【００６０】
ノズル出口端部の平面からのセパレータの側壁の長さは、プライマリ液滴の直径より短くない。
【００６１】
プリントヘッドは、ノズル出口と、接続点とを囲むカバーをさらに備えてよい。
【００６２】
第１の液体貯蔵槽および第２の液体貯蔵槽、第１のノズルおよび第２のノズル、並びに第１のノズル出口および第２のノズル出口は、第１のノズル出口と第２のノズル出口との間に尖った端部のセパレータを形成する電気的絶縁プレートにより離間されていてよい。ノズル出口は、これらプライマリ液滴を互いに平行に排出するよう構成されてよい。
【００６３】
プリントヘッドは、さらに、結合液滴の飛行経路を制御するための手段を備えてよい。
【００６４】
プリントヘッドは、さらに、第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴の飛行経路の下流側における、第１のノズル出口および第２のノズル出口と、接続点との間の帯電プレートと、第１のノズル出口と第１の帯電プレートとの間に接続された第１のＤＣ電圧源と、第２のノズル出口と第２の帯電プレートとの間に接続された第２のＤＣ電圧源と、第１のノズル出口と第２のノズル出口との間、および、第１の帯電プレートと第２の帯電プレートとの間にある電気的絶縁セパレータプレートと、を備えてよく、第２の帯電プレートは、第１の帯電プレートとは反対の電位に接続されている。
【００６５】
第１の帯電プレートは、第１の電気的絶縁セパレータにより第１のノズル出口から離間されてよく、前記第２の帯電プレートは、第２の電気的絶縁セパレータにより前記第２のノズル出口から離間されている。
【００６６】
プリントヘッドは、電気的絶縁セパレータと、ノズルとの間に第１の気体流を、および、帯電プレートと、ノズルとの間に第２の気体流を生成するよう構成された気体流のソースをさらに備えてよい。
【００６７】
プリントヘッドは、さらに、帯電プレートと、エンクロージャとの間に第３の気体流を生成するよう構成された気体流のソースをさらに備えてよく、エンクロージャは、ノズル出口と、接続点との間にある。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
本発明は、図面における例示的実施形態により示される。
【図１】プリントヘッドの概要を模式的に示す。
【図２】第１の実施形態に係る第１の変形例を模式的に示す。
【図３】第１の実施形態に係る第２の変形例を模式的に示す。
【図４】第２の実施形態を模式的に示す。
【図５】第３の実施形態に係る第１の変形例を模式的に示す。
【図６】第３の実施形態に係る第２の変形例を模式的に示す。
【図７】第３の実施形態に係る第３の変形例を模式的に示す。
【図８】第３の実施形態に係る第４の変形例を模式的に示す。
【図９】第４の実施形態に係る第１の変形例を模式的に示す。
【図１０】第４の実施形態に係る第２の変形例を模式的に示す。
【図１１Ａ】第５の実施形態を模式的に示す。
【図１１Ｂ】第５の実施形態を模式的に示す。
【図１２】ノズルから液滴を押し出すための異なる装置を模式的に示す。
【図１３】ノズルから液滴を押し出すための異なる装置を模式的に示す。
【図１４】ノズルから液滴を押し出すための異なる装置を模式的に示す。
【図１５】第６の実施形態を模式的に示す。
【図１６】第７の実施形態を模式的に示す。
【図１７】第８の実施形態を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
以下の詳細な説明から、ドロップオンデマンドプリントヘッドおよびプリント方法の好ましい実施形態について、本発明の詳細および特徴、その本質および様々な利点が、より明らかになるであろう。
【００７０】
本発明は、プリントヘッド内部の反応チャンバ内で化学反応に至る高速硬化成分を使用することを可能にすることで、インクの表面上への堆積後のインクの硬化時間を短縮することを可能にし、これにより、印刷プロセスの効率および制御可能性を向上させる。換言すると、本発明は、制御された環境における融合をもたらす。
【００７１】
本発明によるプリントヘッドにおいては、複数のプライマリ液滴が結合液滴へと結合されてよく、結合液滴内で化学反応が開始され、反応チャンバまたは反応チャンバの出口を詰まらせるリスクがない。好ましくは、複数のプライマリ液滴は、反応チャンバ内（プリントヘッドの制御された、且つ予測可能な環境において）で結合液滴に結合される。しかしながら、また、当該複数のプライマリ液滴は、プリントヘッド外部で、印刷される表面に接触する直前で結合されてもよい。これは、複数のプライマリ液滴を反対の電荷で帯電させることで実現され、その結果、当該プライマリ液滴は互いに引き付け合ってよく、飛行中に融合されてよい。
【００７２】
反応チャンバは、プライマリ液滴の良好な融合を可能とし、且つ、結合液滴が反応チャンバの壁に接触することを防止すべく、結合液滴が形成される接続点において、結合液滴の期待されるサイズより大きいサイズを有することが好ましい。従って、接続点には、プライマリ液滴同士が制約されずに結合するために利用可能な幾分の空間が存在する。
【００７３】
第１のプライマリ液滴と第２のプライマリ液滴とが融合されて結合液滴を形成するとき、第１のプライマリ液滴を形成する第１の液体の成分と、第２のプライマリ液滴を形成する第２の液体の成分との間で、化学反応が開始される。各種物質が、プライマリ液滴の成分として用いられてよい。以下の例は、例示としてのみ扱われるものとし、本発明の範囲を限定するものではない。
‐モノマーのプライマリ液滴（例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、随意で着色剤が添加される）と、イニシエータの第２のプライマリ液滴（例えば、トリメチロールプロパン、トリス（１‐アジリジンプロピオネート）またはアザリジン（ａｚａｒｉｄｉｎｅ）等の触媒、さらにはＵＶ光がイニシエータエージェントとして用いられてもよい）との間の化学反応によって、ポリアクリレートの結合液滴が形成されてよい。
‐モノマーのプライマリ液滴（例えば、4,4'-メチレンジフェニルジイソシアネート等のメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、またはトルエンジイソシナネート（ＴＤＩ）、または脂肪族若しくは脂環式のいずれかの異なるジイソシアネートの単量体）と、イニシエータの第２のプライマリ液滴（例えば、一価アルコール、二価アルコールまたはグリセロール若しくはグリコール等の多価アルコール、チオール、随意で着色剤が添加される）との間の化学反応によって、ポリウレタンの結合液滴が形成されてよい。
‐モノマーのプライマリ液滴（例えば、カルバミド）と、イニシエータの第２のプライマリ液滴（例えば、アジピン酸等のジカルボン酸、随意で着色剤が添加される）との間の反応によって、ポリカルボジイミドの結合液滴が形成されてよい。
【００７４】
一般に、第１の液体は、第１のポリマー形成システム（好ましくは、モノマー、オリゴマ（樹脂）、ポリマー等、またはこれらの混合物等の１または複数の化合物）を含んでよく、第２の液体は、第２のポリマー形成システム（好ましくは、モノマー、オリゴマ（樹脂）、ポリマー、重合反応のイニシエータ、１または複数の架橋剤等、またはこれらの混合物等の１または複数の化合物）を含んでよい。化学反応は、ポリマー化反応またはコポリマー化反応であることが好ましく、重縮合、重付加、ラジカル重合、イオン重合または配位重合等の架橋結合が含まれてよい。また、第１の液体および第２の液体は、溶媒、分散剤等の他の物質を含んでよい。
【００７５】
一般に、両方の液体が、同様の且つ低い動的粘度、好ましくは５０ｍＰａ＊ｓ（ｃｐｓ）未満を有するように、液体は選択されることが非常に好ましい。両方の液体は、空気中に爆発性混合物を形成しないように選択されるべきである。
【００７６】
両方の液体は、プライマリ液滴の融合後に、化学反応が直ちに開始されるように、これら液体が飛行中に融合され、拡散して結合液滴を形成することを可能にすべく選択された界面の表面張力を有するべきである。界面の表面張力を下げるべく、界面活性剤等の添加剤等が液体に添加されてよい。
【００７７】
第１の液体がメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）（顔料を含んでよい）であり、第２の液体がエタノールアミンであるときに、特に良好な結果が得られた。これらの液体から形成される結合液滴は、化学反応により、約１秒以下で凝固した。
【００７８】
反応チャンバの環境を制御することで、制御可能なプライマリ液滴同士の完全な融合（特定の条件においてのみ生じ、当該特定の条件は、液滴の速度、液滴の質量、表面張力、粘度、入射角等、液体に依存する）を実現することが可能である。通常、これらのパラメータは、プリントヘッドの外部の環境においては、制御可能ではない。当該外部の環境では、周辺温度、圧力、湿度、風（または任意の空気の動き）の速度および空気中の汚染粒子が異なる可能性があり、融合プロセスに対し大きな影響を有する可能性がある。また、それは液滴の飛行経路の偏差、プライマリ液滴の跳ね返りをもたらす可能性もあり、これが、印刷プロセスの完全な障害ではなくても、少なくとも品質の損失をもたらし得る。
【００７９】
プリントヘッド内の温度を上げると、プライマリ液滴の表面張力および粘度が下がってよい。
【００８０】
融合プロセスが制御下にある場合、化学反応は、結合液滴の容積内で均等に開始されてよく、これにより、予測可能な印刷品質をもたらす。プライマリ液滴の液体は、機械的方式（液滴間の衝突に起因する）で融合され、成分の拡散により混合される。拡散速度は、個々の液滴内の成分濃度の差異および温度依存の拡散係数に依存する。温度が上昇するにつれ、拡散係数は増大し、結合液滴内の成分の拡散速度が上がる。従って、温度を上げると、より均一な組成から成る結合液滴をもたらし、化学反応の速度を上げる。
【００８１】
結合液滴が、印刷されるべき表面の温度より高い温度を有するように形成される場合、結合液滴は印刷される表面に衝突するとき、急速な冷却を受け、その粘度は上がり、従って、液滴は、その堆積位置から離れるように移動する傾向が少なくなる。この冷却プロセスは、結合液滴が堆積されている間にその密度および粘度を増大させる必要があるが、最後の凝固ステージまでではない。というのは、最後の凝固は、温度変化のみではなく、完了した化学反応からもたらされる必要があるからである。さらに、結合液滴内で化学反応（すなわち、重合、硬化（架橋））が既に開始されているので、印刷される材料の個々の層の架橋は向上される（これは、３Ｄ印刷には特に重要である）。
【００８２】
提示する解決手段は、プライマリ液滴がそれぞれのノズル出口から排出された後のプライマリ液滴の飛行経路を制御することにより、結合された反応性物質の残留物が、ノズル出口の近傍に積み上がるのを防止できる。
【００８３】
提示するドロップオンデマンドプリントヘッドおよび方法は、非多孔性の被印刷物または限定されたパーコレーションを持つ表面上にさえ可能な高品質印刷を含む、様々な用途に用いられてよい。比較的高い液滴エネルギーと組み合わされた、ポリマーの非常に良好な付着力が、生産プロセスの最終フェーズにおいて、多種多様な製品への高速な産業印刷およびコーディングを可能にする。液滴が塗布位置にとどまることを可能にする予備的な密度増大と同時に、最終凝固前に化学反応が完了することを可能にすることを含む、漸進的な凝固の制御が、この技術を高度な３Ｄ印刷に対し好適なものにする。個々の層間の架橋は、３Ｄ印刷される最終材料における異方性に類する現象を回避することを可能とし、これは、多くの既存の３Ｄインクジェットベースの技術と比較して有利となろう。
【００８４】
提示するプリントヘッドおよび方法は、ＣＩＪ技術およびＤＯＤ技術の両方の特徴および利点を単一の解決手段に組み合わせる。その解決手段は、既存の産業プリンタと比較して、速度、印刷領域、液滴配置の精度、インクの選択および異なる被印刷物への付着力、印刷解像度および有害な溶媒の使用量の削減等の特徴といった観点から、優れている。従って、提示するプリントヘッドおよび方法は、これまではＣＩＪ技術においてのみ得られた利点によって改善されたＤＯＤタイプであるとみなされてよい。以下に、本発明の複数の実施形態について説明する。
［実施形態の概要］
【００８５】
第１、第２、第３および第４の実施形態は、少なくとも請求項２７〜５３に対応する少なくとも第２の態様に関連し、表面へのインクの堆積後のインクの硬化時間を短縮し、インプリントの乾燥（または硬化）時間を低減し、且つ、プリンタから排出されるプリント液滴のエネルギーを増大するために、ＤＯＤインクジェットプリント技術を改善するという課題を少なくとも扱う。
【００８６】
第５、第６、第７および第８の実施形態は、少なくとも請求項１〜２６に対応する少なくとも第１の態様に関連し、速度、印刷領域、液滴配置の精度、インクの選択および異なる被印刷物への付着力、印刷解像度および有害な溶媒の使用量の削減等の特徴の観点から、既存の産業プリンタを改善するという課題を少なくとも扱う。
【００８７】
すべての実施形態は、複数のプライマリ液滴のうち少なくとも１つが、接続点の前において帯電されるという特徴を少なくとも共有する。
【００８８】
従って、提示するプリントヘッドおよび方法は、これまではＣＩＪ技術においてのみ得られた利点によって改善されたＤＯＤタイプであるとみなされてよい。
【００８９】
すべての実施形態に共通であるインクジェットプリントヘッドの例を、図１の概要、および特定の実施形態に特有であるさらなる図面中の詳細な断面図に示す。
［第１の実施形態］
【００９０】
本発明によるインクジェットプリントヘッド１００の第１の実施形態の例を、図２の第１の変形例および図３の第２の変形例の詳細な断面図に示す。
【００９１】
図２および図３に示す変形例は、圧電液滴生成および押し出し装置１６１Ａ、１６１Ｂの位置が異なる。図２に示す変形例では、それらは液滴の排出方向に対し平行に配置されており、一方、図３に示す変形例では、それらは液滴の排出方向に対し垂直に配置されている。所望の形状およびプリントヘッド内に得られる空間により、特定の配置が選択されてよい。さらに、図２に示す通り、接続点１３２は、反応チャンバ（プリントヘッドのカバー１８１、またはプリントヘッド内部の別のエンクロージャで画定されてよい）内部に配置されており、一方、図３では、接続点１３２は、カバー１８１の外部に配置されている。接続点１３２の位置は、液滴生成および押し出し装置１６１Ａ、１６１Ｂの位置決めに依存しない。
【００９２】
インクジェットプリントヘッド１００は、１または複数のノズルアセンブリ１１０を備えてよく、当該ノズルアセンブリのそれぞれは、セパレータ１３１によって離間された、一対のノズル１１１Ａ、１１１Ｂから噴出される２つのプライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂで形成される結合液滴１２２を生成するよう構成されている。本実施形態は、２より多いノズルを用いて向上されてよい。図１は、被印刷物１９０上に８ドットの行１９１を印刷するために平行に配置された８つのノズルアセンブリ１１０を備えたヘッドを示す。代替的な実施形態のプリントヘッドは、単一のノズルアセンブリ１１０のみ、または８より少ない若しくは８より多いノズルアセンブリを備えてよく、より高解像度の印刷のためには、２５６以上ものノズルアセンブリを備えてよいことに留意されたい。
【００９３】
ノズルアセンブリ１１０における一対のノズルのうちの各ノズル１１１Ａ、１１１Ｂは、貯蔵槽１１６Ａ、１１６Ｂから液体を送液するためのチャネル１１２Ａ、１１２Ｂを有する。液滴生成および押し出し装置１６１Ａ、１６１Ｂが動作した結果、液体は、ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂにおいて、プライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂに形成される。当該装置は圧電タイプであることが好ましい。ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂは、下流方向に狭まる断面（好ましくは、長手方向にくさびまたは円錐形形状の）を有するセパレータ１３１に隣接し、当該セパレータ１３１は、ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂを（特に、ノズル端部の平面において）分離し、このため、プライマリ液滴１２１Ａおよび１２１Ｂが、それぞれのノズル出口１１３Ａおよび１１３Ｂから完全に排出される前に、プライマリ液滴１２１Ａおよび１２１Ｂ間で望ましくない接触が起きることを防止する。ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂから噴出されたプライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂは、セパレータ１３１沿いの（またはその近くの）それぞれ第１の経路ｐＡおよび第２の経路ｐＢに沿って移動する。接続点において、プライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂが結合され、結合液滴１２２が形成される。接続点は、セパレータの先端に、または経路沿いのさらなる下流側に、好ましくは反応チャンバ内ではあるが、プリントヘッドの外部もまた可能である、に存在してよい。結合液滴１２２は、印刷されるべき表面に向かって結合液滴経路ｐＣに沿って移動する。従って、セパレータ１３１は、詰まりを防止すべく、ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂの近傍で、第１のプライマリ液滴１２１Ａが第２のプライマリ液滴１２１Ｂと結合されることを防止するための手段として機能する。また、セパレータ１３１は、第１のプライマリ液滴１２１Ａが、第２のプライマリ液滴１２１Ｂと接続点１３２において結合されて結合液滴１２２となることを可能とすべく、プライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂの飛行を制御するための手段としても機能してよい。
【００９４】
プライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂは反対の電荷で帯電されるということに起因し、経路ｐＡおよびｐＢは、接続点１３２において互いに合流する。例えば、第１のプライマリ液滴１２１Ａは正の電荷で帯電され、第２のプライマリ液滴１２１Ｂは負の電荷で帯電される。またはその逆も成り立つ。当該液滴の電荷量は、液体の種類、液滴サイズ、飛行速度および接続点１３２の所望の位置（好ましくは、プリントヘッド内部であるが、プリントヘッドの外部も可能である）に応じて選択され、接続点における液滴の低速な衝突速度を実現する。
【００９５】
帯電は、液体貯蔵槽１１６Ａ、１１６Ｂに貯蔵された液体を事前に帯電（しかしながら、貯蔵槽内部で電気化学反応は起こさせないように）させることで生じてよい。また、帯電はノズル１１１Ａ、１１１Ｂ内に配置された帯電装置により生じてもよい。
【００９６】
セパレータは、液体貯蔵槽１１６Ａ、１１６Ｂ、ノズル１１１Ａ、１１１Ｂおよびノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂを電気的に絶縁する電気的絶縁プレートを形成してよい。
【００９７】
セパレータは、プリントヘッドの推奨要素であるが、不可欠な要素ではない。安定したクリーンな環境での適用では、図４の第２の実施形態に示すようなセパレータのないプリントヘッドも適用されてよい。
【００９８】
ノズル出口の平面においてノズルの軸間を測定したノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂ間の距離Ｄは、ノズル出口を出るプライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂの直径の合計より大きい。これは、プライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂが衝突する前に、これらが移動する必要のあるノズル出口の平面における最小距離をもたらす。これは、飛行経路のパラメータを制御するために有利であり、結合液滴物質の残留物でノズルが詰まる可能性を回避するために必要なノズル出口からの距離において、プライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂが結合されて結合液滴１２２が形成された後、融合が生じることを容易にする。
【００９９】
結合液滴１２２は、接続点から開始する結合液滴経路ｐＣ沿いを移動する間、プリントヘッドの要素から距離が置かれている。融合プロセスには幾分かの時間がかかり、その間に、物質全体（最初は、２種類の基質で構成され、それらが混合を開始する）は、プリントヘッドの要素から離れたまま印刷される製品に向かう。これは、プライマリ液滴はプリントヘッドの要素によって接続点に向かってガイドされ得るのだが、実際に結合液滴が形成されるのは、かかる要素との接触を既に失った後であり、そして、結合液滴内で２つの基質の拡散は主基質間の化学反応の開始を可能にするステージへ到達する、ということを意味する。様々な撹流が結合液滴内で発生可能であり、結合液滴は、始めから完全に丸い形状を有するものではない。従って、わかりやすく言うと、結合液滴は、接続点から開始して、幾分の短距離、例えば結合液滴１２２の１つの直径分の距離を移動するまでの結合液滴経路ｐＣ沿いに移動する間、プリントヘッドの要素（すなわち、要素の壁）から距離が置かれていると言える。同時に、結合液滴経路ｐＣは、プリントヘッドの要素から、結合液滴１２２の直径の半分より大きい距離分、距離が置かれている。従って、形成後の結合液滴１２２は、プリントヘッドのいずれの要素にも接触せず、このことが、結合液滴の材料により、プリントヘッドが詰まるリスクを最小化する。このような詰まりは、結合された反応物質の残留物の積み上がりから、もたらされる可能性がある。凝固反応を受ける結合物質と、プリントヘッドの要素との間で望ましくない接触が生じた場合、当該物質はプリントヘッド内部に堆積される可能性がある。従って、結合液滴が、プライマリ液滴を接続点（結合液滴経路のまさに開始点における接続点においてのみ、結合液滴との接触は生じる）に向けてガイドする要素以外のプリントヘッドのいかなる要素にも接触しないように、プリントヘッドは構築されている。いったん結合液滴がガイド要素から分離されると、結合液滴は、プリントヘッドの他の要素とは接触しない。従って、いったん反応チャンバ内で化学反応が開始されると、結合液滴のその経路に沿った移動の間、化学反応は続き、結合液滴はプリントヘッドのいかなる要素にも接触しない。これらの関係は、他の実施形態にも保持される。
【０１００】
２つの貯蔵槽１１６Ａ、１１６Ｂから供給される液体は、第１の液体（好ましくは、インク）および第２の液体（好ましくは、インクの硬化を開始する触媒）である。これにより、結合液滴１２２が印刷されるべき表面に到達する前に、結合液滴１２２内で、第１のプライマリ液滴１２１Ａの第１の液体と、インクを硬化させるための第２のプライマリ液滴１２１Ｂの第２の液体との間の化学反応の開始を可能とし、その結果、インクは、印刷される表面により容易に付着してよく、および／または、印刷される表面において、より早く硬化してよい。
【０１０１】
化学反応は、反応チャンバ内部の接続点１３２（第１の経路が第２の経路と交差する箇所）において開始される。本実施形態において、反応チャンバは、プリントヘッドのカバー１８１により形成される。
【０１０２】
例えば、インクは、アクリル酸エステル（５０から８０重量部）、アクリル酸（５から１５重量部）、顔料（３から４０重量部）、界面活性剤（０から５重量部）、グリセリン（０から５重量部）、粘度調整剤（０から５重量部）を含んでよい。触媒は、アザリジン（ａｚａｒｉｄｉｎｅ）ベースの硬化剤（３０から５０重量部）、顔料（３から４０重量部）、界面活性剤（０から５重量部）、グリセリン（０から５重量部）、粘度調整剤（０から５重量部）、溶媒（０から３０重量部）を含んでよい。これら液体は、１から３０ｍＰａｓの粘度および２０〜５０ｍＮ／ｍの表面張力を有してよい。先行技術で知られる他のインクおよび触媒が用いられてもよい。溶媒の量は、合計で、結合液滴の最大で１０重量％、好ましくは、最大で５重量％に至ることが好ましい。これは、印刷プロセスにおける溶媒の含有量の大幅な減少を可能にし、このことが本発明による技術を、現在のＣＩＪ技術よりも環境に優しいものにする。現在のＣＩＪ技術では、印刷プロセス中の溶媒の含有量は通常、液滴の全質量の５０％を超える。このため、本発明はグリーンテクノロジーとしてみなされる。
【０１０３】
ヘッドの構成は、ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂがセパレータ１３１によって、互いに好ましく離間されるようになっており、従って、インクと触媒とは、ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂにおいて、直接混合されることがなく、このことが、ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂの詰まりを防止する。これら液滴が結合液滴１２２に結合されるとき、セパレータの先端１３２の詰まりのリスクは最小化される。というのは、概して、セパレータは液滴の飛行中に接触されず、且つ、ノズル出口の追加的なガードの役割を果たすからである。さらに、液滴とセパレータとの間の望ましくない接触が生じる場合、セパレータの先端１３２は、小さい表面を有し、移動する結合液滴１２２の運動エネルギーは、結合液滴１２２をセパレータの先端１３２から引き離すのに十分高い。たとえ、プライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂのサイズまたは密度または運動エネルギーの差異に起因して、結合液滴１２２がヘッドを垂直方向（図２に示す通り）に出ず、傾斜角度で出る場合であっても、その角度は、すべての液滴に関し、比較的一定で予測可能であり、従って、印刷プロセス中のその角度を考慮に入れることができる。他の実施形態においては、サーマルタイプまたはバルブタイプ等の他のタイプの液滴生成および押し出し装置１６１Ａ、１６１Ｂが使用されてよい。バルブの場合、液体は、適切な圧力で供給される必要がある。
【０１０４】
図２に示す通り、プライマリ液滴は、ノズル出口から、印刷されるべき表面に対し垂直に噴出されてよい。また、プライマリ液滴は、経路ｐＡ、ｐＢの方向を互いに向かうように開始すべく、９０度より小さい角度で噴出されてもよい。
【０１０５】
セパレータ１３１は、ノズル出口から（すなわち、ノズル出口の端部の平面から）セパレータの先端１３２までを測定したセパレータの側壁の長さを有し、好ましくは、その長さは、ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂを出るプライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂのその側壁の箇所における直径より短くない。これにより、プライマリ液滴１２１Ａ、１２１Ｂがノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂを出る前に、それらがマージされることを防止する。
【０１０６】
貯蔵槽１１６Ａ、１１６Ｂ内の液体は、予熱されてよい。作動流体（すなわち、インクおよび触媒）を昇温させると、プライマリ液滴の融合プロセスの改善にもつながってよく、好ましくは、結合液滴１２２が被印刷物へ塗布されたときの付着力を上げ、且つその硬化時間を低減してよい。
【０１０７】
セパレータ１３１は、複数のノズルアセンブリ１１０に共通であってよい。代替的な実施形態においては、各ノズルアセンブリ１１０は、その独自のセパレータ１３１および／またはカバー１８１を有してよく、またはサブグループのノズルアセンブリ１１０は、その独自の共通のセパレータ１３１および／またはカバー１８１を有してよい。
【０１０８】
プリントヘッドは、さらに、ヘッド構成要素、特にセパレータの先端１３２およびノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂを、環境から保護するカバー１８１を備えてよく、例えば、ユーザによって、または印刷される被印刷物によって、それらが接触することを防止する。
【０１０９】
さらに、カバー１８１は、液滴の結合のために安定した条件を提供すべく、反応チャンバ１８１内部の容積、すなわち、ノズル出口１１３Ａ、１１３Ｂおよびセパレータ１３１の周囲の容積を、例えば、４０℃から６０℃（液滴のパラメータにより、他の温度も可能である）といった予め定められた温度に加熱するための加熱要素１８２を備えてよい。温度を検知するための温度センサ１８３が、カバー１８１内に位置してよい。
［第２の実施形態］
【０１１０】
図４に示す第２の実施形態は、ノズル出口間にセパレータを備えていない点が、第１の実施形態と異なる。参照番号２ｘｘとマーク付けされた要素は、第１の実施形態の要素１ｘｘと均等である。
【０１１１】
第２の実施形態においては、ノズル出口の平面においてノズルの軸間を測定したノズル出口２１３Ａ、２１３Ｂ間の距離Ｄは、これもノズル出口を出るプライマリ液滴２２１Ａ、２２１Ｂのこれらの直径より大きい。当該距離Ｄは、第１の実施形態で既に述べた利点に加え、これら液滴がノズル出口の平面の箇所ではなく、ノズル出口から少なくとも僅かに下流側に離れた箇所において結合され、これにより、ノズル出口２１３Ａ、２１３Ｂの詰まりの可能性を低減するという利点をもたらす。
［第３の実施形態］
【０１１２】
第３の実施形態を、図５の第１の変形例、図６の第２の変形例、図７の第３の変形例および図８の第４の変形例に示す。第３の実施形態は、プライマリ液滴３２１Ａ、３２１Ｂがノズル出口３１３Ａ、３１３Ｂを出た後に、プライマリ液滴３２１Ａ、３２１Ｂを帯電させるための追加的な手段を備える点が、第１の実施形態と異なる。参照番号３ｘｘとマーク付けされた要素は、第１の実施形態の要素１ｘｘと均等である。
【０１１３】
帯電プレート３５１Ａ、３５１Ｂが、ノズル出口３１３Ａ、３１３Ｂと接続点３３２との間のプライマリ液滴の飛行経路ｐＡ、ｐＢの下流側に設けられている。第１のＤＣ電圧源が第１のノズル出口３１３Ａと第１の帯電プレート３５１Ａとの間に接続され、第２のＤＣ電圧源が第２のノズル出口３１３Ｂと第２の帯電プレート３５１Ｂとの間に接続されており、第２の帯電プレート３５１Ｂは、第１の帯電プレート３５１Ａと反対の電位を有するようになっている。従って、第１のキャパシタが、第１のノズル出口３１３Ａと第１の帯電プレート３５１Ａとの間に形成され、第２のキャパシタが、第２のノズル出口３１３Ｂと第２の帯電プレート３５１Ｂとの間に形成される。
【０１１４】
図５に示す第１の変形例においては、電気的絶縁セパレータプレート３５２が、ノズル出口３１３Ａおよび３１３Ｂ間、並びに帯電プレート３５１Ａおよび３５１Ｂ間に位置されている。図面をわかりやすくするため、プリントヘッドのカバーは、図５では示されていない。
【０１１５】
図６に示す第２の変形例においては、電気的絶縁セパレータプレート３５２が、ノズル出口間にある下流側に狭まる断面を備えた、第１の実施形態に関し説明した機能を有するセパレータ３３１に統合されている。
【０１１６】
図７に示す第３の変形例においては、第１の帯電プレート３５１Ａは、第１の電気的絶縁セパレータ３５３Ａによって、第１のノズル出口３１３Ａから離間されており、および、第２の帯電プレート３５１Ｂは、第２の電気的絶縁セパレータ３５３Ｂによって、第２のノズル出口３１３Ｂから離間されている。これは、プライマリ液滴３２１Ａ、３２１Ｂに帯びさせる電荷の制御を容易にする。
【０１１７】
図８に示す第４の変形例においては、液滴ガイドチャネルが、ノズル出口３１３Ａ、３１３Ｂ、電気的絶縁セパレータ３５３Ａ、３５３Ｂおよび帯電プレート３５１Ａ、３５１Ｂ沿いに形成（生成されたプライマリ液滴３２１Ａ、３２１Ｂの直径に等しい直径を有することにより）されており、当該チャネルは、飛行経路の主な部分を所望の軌跡に揃えることを容易にする。
［第４の実施形態］
【０１１８】
第４の実施形態を、図９の第１の変形例および図１０の第２の変形例に示す。第４の実施形態は、プライマリ液滴４２１Ａ、４２１Ｂがノズル出口４１３Ａ、４１３Ｂを出た後、これらをガイドするための追加の気体供給ノズル４１９Ａ、４１９Ｂを備える点が、第３の実施形態とは異なる。参照番号４ｘｘとマーク付けされた要素は、第３の実施形態の要素３ｘｘと均等である。
【０１１９】
図９に示す第１の変形例においては、硬化時間を低減し、液滴の運動の動力を増大させ、並びに、ノズル出口４１３Ａ、４１３Ｂの箇所およびセパレータの先端４３２（存在する場合）の箇所に形成され得る残留物を吹き飛ばすべく、図９の矢印で示すように、気体（空気または窒素等）を飛行経路ｐＡ、ｐＢに向かって吹き付けるための気体供給ノズル４１９Ａ、４１９Ｂが設けられてよい。気体は、好ましくは、周辺温度より高い温度、または第１の貯蔵槽および第２の貯蔵槽内の液体の温度より高い温度に（すなわち、生成される第１の液滴および第２の液滴の温度より高い温度に）加熱される。気体流は、接続点からプリントヘッド出口までのプリントヘッドを通る、結合液滴の少なくとも飛行時間の間、間欠的な態様で生成されてよく、これにより、気体流による結合液滴の飛行の制御を可能にする。さらに、気体流は、プライマリ液滴がノズル出口を出てから、プライマリ液滴または結合液滴がプリントヘッド出口を出るまでの少なくとも時間の間、間欠的な態様で生成されてよく、これにより、気体流によるプライマリ液滴および／または結合液滴の飛行の制御を可能にする。さらに、プリントヘッドの要素から、第１の液体、第２の液体またはこれらの組み合わせの残留物を取り除くべく、気体流は、プライマリ液滴または結合液滴がプリントヘッドを出た後も、例えば、印刷完了後（すなわち、最後の液滴が生成された後）の数秒の間でさえ吹き付け続けてよい。また、気体流は、連続的な態様で生成および供給されてもよい。
【０１２０】
第１の気体流４７１Ａ、４７１Ｂは、電気的絶縁セパレータ４５２とノズル４１１Ａ、４１１Ｂとの間でガイドされる。第２の気体流４７２Ａ、４７２Ｂは、帯電プレート４５１Ａ、４５１Ｂとノズル４１１Ａ、４１１Ｂとの間でガイドされる。両方の気体流は、ノズル出口４１３Ａ、４１３Ｂにおいて出合い、そこで生成されたプライマリ液滴４２１Ａ、４２１Ｂの、飛行経路ｐＡ、ｐＢの下流側への排出をガイドおよび容易にする。
【０１２１】
帯電プレート４５１Ａ、４５１Ｂにおける出口の直径は、液滴排出の制御および飛行経路の制御をさらに容易にすべく、プライマリ液滴の直径に等しくされよい。
【０１２２】
図１０に示す第２の変形例においては、カバー１８１が、帯電プレート４５１Ａ、４５２Ｂの外部にエンクロージャ４４１を形成し、エンクロージャ４４１において、第３の気体流４７３Ａ、４７３Ｂが、帯電プレート４５１Ａ、４５１Ｂとカバー１８１との間でガイドされる。第３の気体流４７３Ａ、４７３Ｂは、エンクロージャ４４１内部に配置された接続点４３２に向かう途中のプライマリ液滴の飛行経路ｐＡ、ｐＢに対する制御を容易にする。従って、その変形例においては、飛行経路ｐＡ、ｐＢの制御は、プライマリ液滴４２１Ａ、４２１Ｂに電荷を帯びさせること、および、プライマリ液滴４２１Ａ、４２１Ｂを気体流４７３Ａ、４７３Ｂによりガイドすることの両方によって実現される。
［第５の実施形態］
【０１２３】
本発明によるインクジェットプリントヘッドの第５の実施形態を、図１１Ａおよび１１Ｂの詳細な断面図に示す。
【０１２４】
インクジェットプリントヘッドは、１または複数のノズルアセンブリを備えてよく、当該ノズルアセンブリのそれぞれは、一対のノズル５１１Ａ、５１１Ｂから噴出される２つのプライマリ液滴５２１Ａ、５２１Ｂで形成される結合液滴５２２を生成するよう構成されている。本実施形態は、２より多いノズルを用いることにより向上されてよい。
【０１２５】
ノズルアセンブリ５１０における一対のノズルのうちの各ノズル５１１Ａ、５１１Ｂは、貯蔵槽５１６Ａ、５１６Ｂから液体を送液するためのチャネル５１２Ａ、５１２Ｂを有する。図１２、１３、１４に、より詳細な態様で示された液滴生成および押し出し装置５６１Ａ、５６１Ｂが動作した結果、液体は、ノズル出口５１３Ａ、５１３Ｂにおいて、プライマリ液滴５２１Ａ、５２１Ｂに形成され、噴出される。液滴生成および押し出し装置は、例えば、サーマルタイプ（図１２）、ピエゾタイプ（図１３）またはバルブ（図１４）タイプであってよい。バルブの場合、液体は、いくらかの圧力で供給される必要がある。好ましくは、一方のノズル５１１Ａは、プリントヘッドの主軸ＡＡに対し平行に配置される。そのため、これを短く「平行軸ノズル」と呼ぶことにする。他方のノズル５１１Ｂは、第１のノズル５１１Ａに対し角度αを成して配置される。そのため、これを短く「傾斜軸ノズル」と呼ぶことにする。従って、第１のノズル５１１Ａは、第１のプライマリ液滴５２１Ａを第１の経路沿いに移動させるように噴出するよう構成され、第２のノズル５１１Ｂは、第２のプライマリ液滴５２１Ｂを第２の経路沿いに移動させるように噴出するよう構成されている。ノズル出口５１３Ａ、５１３Ｂは、ノズル出口５１３Ａ、５１３Ｂにおいて生成されるこれらプライマリ液滴のうち少なくとも大きい方のサイズに等しい距離だけ、互いに距離を置かれており、その結果、プライマリ液滴５２１Ａ、５２１Ｂがまだノズル出口５１３Ａ、５１３Ｂの箇所にあるときに、それらが互いに接触しないようにする。これにより、ノズル出口５１３Ａ、５１３Ｂにおける結合液滴の形成、および凝固したインクによる出口５１３Ａ、５１３Ｂのその後の詰まりを防止する。好ましくは、角度αは狭角、好ましくは３から６０度、より好ましくは５から２５度である（融合前の２つの液滴の位置揃えに寄与する）。かかる場合において、平行軸ノズル５１１Ａの出口５１３Ａは、プリントヘッドの出口から、傾斜軸ノズル５１１Ｂの出口５１３Ｂより「ｘ」だけ大きい距離分、距離を置かれている。第２の液滴５２１Ｂの飛行経路は、第１の液滴５２１Ａの飛行経路と、接続点５３２において交差する。
【０１２６】
第１のプライマリ液滴５２１Ａおよび／または第２のプライマリ液滴５２１Ｂは、帯電されている。図１１Ａに示す例示的実施形態では、第２のプライマリ液滴５２１Ｂは、図１１Ｂに示す傾斜軸ノズル５１１Ｂの出口５１３Ｂに配置された帯電システム５５０により帯電される。同様の帯電システム５５０（図面を簡単にするため不図示）が、主軸ノズル５１１Ａの出口５１３Ａにも適用されてよい。また、ノズル出口５１３Ａ、５１３Ｂと接続点５３２との間の飛行中のプライマリ液滴５２１Ａ、５２１Ｂの少なくとも一方を帯電するために、例えば、ノズル出口５１３Ａ、５１３Ｂから、もっと距離を置いて配置された帯電手段等の他の帯電手段が用いられてもよい。さらに、液体が液体貯蔵槽５１６Ａ、５１６Ｂ内で帯電されてもよく、すなわち、プライマリ液滴５２１Ａ、５２１Ｂは、帯電された液体から生成されてもよい。
【０１２７】
帯電システム５５０は、電気絶縁体５５２Ａ、５５２Ｂにより、ノズル５１１Ｂから離間された帯電電極５５１Ａ、５５１Ｂを備える。帯電電極５５１Ａ、５５１Ｂは、ＤＣ電圧源に接続され、プライマリ液滴５２１Ｂに静電気の電荷（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｃｈａｒｇｅ）を帯びさせる。好ましくは、プライマリ液滴５２１Ｂがノズルチャネル５１２Ｂ内で液体流から分離されている間に、プライマリ液滴５２１Ｂが帯電されるように、帯電電極５５１Ａ、５５１Ｂはノズル出口５１３Ｂの近傍に配置され、この結果、いったんプライマリ液滴５２１Ｂが分離されると、プライマリ液滴５２１Ｂは既にそこに帯びさせられた電荷を有する。これは、ノズル出口５１３Ｂに隣接する帯電チャンバ５５３の環境内での帯電プロセスの制御を容易にする。
【０１２８】
従って、第１のプライマリ液滴５２１Ａおよび第２のプライマリ液滴５２１Ｂのうち少なくとも一方または両方が、結合前に帯電される場合、電荷は、第１のプライマリ液滴５２１Ａおよび第２のプライマリ液滴５２１Ｂのうちの１つから、結合液滴５２２に帯びさせられる。
【０１２９】
結果的に、第１のプライマリ液滴５２１Ａおよび／または第２のプライマリ液滴５２１Ｂに帯びさせられた電荷により、結合液滴５２２は帯電される。２つの貯蔵槽５１６Ａ、５１６Ｂからの液滴を組み合わせて生成される液体は、第１の貯蔵槽５１６Ａから供給された第１の液体および第２の貯蔵槽５１６Ｂから供給された第２の液体の化学反応の生成物である（好ましくは、インクベースから成る反応性インクおよびインクベースの硬化を開始するための触媒）。インクベースは、レオロジ調整剤および着色剤を含む重合可能モノマーまたはポリマー樹脂で構成されてよい。触媒（硬化剤とも呼ばれてよい）は、ポリマー樹脂の場合、架橋試薬であってよく、または重合可能樹脂の場合、重合触媒であってよい。インクベースおよび硬化剤の性質は、接続点５３２における混合後直ちに、化学反応が開始し、印刷される材料の表面上で混合物の凝固をもたらすようなものであり、その結果、インクは、印刷される表面上により容易に付着してよく、および／または、印刷される表面上でより早く硬化してよい。
【０１３０】
例えば、インクは、アクリル酸エステル（５０から８０重量部）、アクリル酸（５から１５重量部）、顔料（３から４０重量部）、界面活性剤（０から５重量部）、グリセリン（０から５重量部）、粘度調整剤（０から５重量部）を含んでよい。触媒は、アザリジン（ａｚａｒｉｄｉｎｅ）ベースの硬化剤（３０から５０重量部）、顔料（３から４０重量部）、界面活性剤（０から５重量部）、グリセリン（０から５重量部）、粘度調整剤（０から５重量部）、溶媒（０から３０重量部）を含んでよい。液体は、１から５０ｍＰａｓの粘度および２０〜５０ｍＮ／ｍの表面張力を有してよい。先行技術で知られる他のインクおよび触媒が用いられてもよい。溶媒の量は、合計で、好ましくは、結合液滴の最大で１０重量％、好ましくは、最大で５重量％に至る。これは、印刷プロセスにおける溶媒の含有量の大幅な減少を可能にし、このことが本発明による技術を、現在のＣＩＪ技術よりも環境に優しいものにする。現在のＣＩＪ技術では、印刷プロセス中の溶媒の含有量は通常、液滴の全質量の５０％を超える。このため、本発明はグリーンテクノロジーとしてみなされる。
【０１３１】
２つの貯蔵槽５１６Ａ、５１６Ｂによって供給される液体は、混合後直ちに、第１の液体および第２の液体を反応生成物へ変換させるに至る化学反応が開始するように選択される、様々な物質であってよい。故に、第１液体および第２の液体を反応生成物に変換させる化学反応は、プリントヘッド内部の反応チャンバ内で開始される。従って、結合液滴がプリントヘッドのエンクロージャを出て、印刷される材料の表面に至る前に、化学反応は開始される。通常、インク液滴は、触媒の液滴より大きい。
【０１３２】
プライマリ液滴５２１Ａ、５２１Ｂの飛行経路の制御は、次のうち少なくとも１つを設定することによって、制御される。
‐ノズル出口から噴出されるプライマリ液滴の特定の速度（液滴に適切な運動エネルギーを提供するため）
‐プライマリ液滴のサイズ
‐ノズル出口の位置
【０１３３】
好ましくは、平行軸ノズルから噴出される液滴の運動エネルギーが、傾斜軸ノズルから噴出される液滴の運動エネルギーよりも接続点において高くなるように、好ましくは、はるかに高くなるように（例えば、少なくとも２倍、または少なくとも４倍、または少なくとも８倍、または少なくとも１０倍、または少なくとも２０倍、または少なくとも５０倍、または少なくとも１００倍）、プライマリ液滴のパラメータは選択される。従って、これらプライマリ液滴が接続点で衝突すると、結合液滴は、プライマリ液滴の経路ｐＡによって実質的に揃えられた経路ｐＣに沿って移動する。好ましくは、結合液滴５２２の経路ｐＣは、第１のプライマリ液滴５２１Ａの飛行経路ｐＡの軸から、２０度以下で、好ましくは１０度以下で、好ましくは５度以下で変更される。
【０１３４】
結合液滴５２２は帯電されているので、その経路ｐＣは、偏向電極（偏向プレートとも呼ばれてよい）５７１、５７２により、さらに制御されてよい。
【０１３５】
帯電電極５５１および偏向電極５７１、５７２は、ＣＩＪ技術分野で既知の態様で設計されてよく、従って、さらなる詳細な説明は必要ではない。
【０１３６】
結果的に、印刷されるべき表面上での液滴配置は、結合液滴５２２の電気的パラメータにより、効果的に制御されてよい。結合液滴５２２の帯電は、例えば、第１のプライマリ液滴５２１Ａおよび／または第２のプライマリ液滴５２１Ｂに帯びさせる電荷量を設定することで、制御されてよい。
【０１３７】
従って、本明細書に示す液滴の帯電および液滴経路の偏向は、既存のＣＩＪ技術で既知のものと同様である。しかしながら、提示するプリントヘッドはドロップオンデマンドタイプであり、それは、印刷される被印刷物に向かう液滴の飛行経路の箇所に、ガターを必要としない。これにより、結合液滴の経路を典型的なＣＩＪプリンタのように１つのみではく、２つの方向に偏向させることを可能にする。この特徴が、液滴配置に関し、より正確な態様で、より大きな領域を印刷することを可能にする。また、プリントラスタ（スクリーン）を最適化することで、ＣＩＪ技術と比較して、複数のラインの印刷もより高速となってよい。
【０１３８】
好ましくは、これら液滴は異なるサイズを有し、より大きい液滴５２１Ａが平行軸ノズル５１１Ａから噴出され、より小さい液滴５２１Ｂが傾斜軸ノズル５１１Ｂから噴出される。例えば、より大きい液滴５２１Ａは、より小さい液滴５２１Ｂより、少なくとも２倍、または少なくとも４倍、または少なくとも８倍、または少なくとも１０倍大きくてよい。
【０１３９】
好ましくは、これら液滴は異なる速度を有し、プライマリ液滴５２１Ａは、傾斜軸ノズル５１１Ｂから噴出されるプライマリ液滴５２１Ｂよりも高速に、平行軸ノズル５１１Ａから噴出される。例えば、プライマリ液滴５２１Ａは、プライマリ液滴５２１Ｂよりも少なくとも２倍、または少なくとも４倍、または少なくとも８倍、または少なくとも１０倍速い速度で噴出されてよい。第２のプライマリ液滴５２１Ｂの噴出速度は、特定のノズルにより許容可能な最小速度、例えば２ｍ／ｓに設定されてよい。第１のプライマリ液滴５２１Ａの噴出速度は、特定のノズルにより許容可能な最大速度、例えば６ｍ／ｓまたはそれよりはるかに高速に設定されてよい。
【０１４０】
例えば、第１のプライマリ液滴５２１Ａが第２のプライマリ液滴５２１Ｂより４倍大きく、且つ３倍速い速度で噴出される場合、第１のプライマリ液滴５２１Ａは、約３６倍高い運動エネルギーを有することになる。故に、印刷される表面に向かう結合液滴の飛行経路ｐＣは、第１のプライマリ液滴の飛行経路ｐＡから実質的に変更されないであろう。この特徴により、接続点において第１のプライマリ液滴および第２のプライマリ液滴が互いに衝突するという点における僅かな変更によって、結合液滴の飛行経路は実質的に変更されないものとなり、結合液滴の飛行経路は一貫して反復再現性を保持し、印刷される表面の高精度な液滴配置をもたらす。
【０１４１】
結合液滴の飛行経路が平行軸のプライマリ液滴５２１Ａの飛行経路に最も近く揃えられるように、これら液滴が衝突するように、接続点の位置を微調整すべく、ノズル出口の位置が調整されてよい。
【０１４２】
好ましくは、これらプライマリ液滴はヘッド内部、すなわち、プライマリ液滴がヘッドの出口５８５を出る前に結合される。
【０１４３】
プライマリ液滴５２１Ａ、５２１Ｂの生成プロセスは、液滴生成および押し出し装置５６１Ａ、５６１Ｂのコントローラ（わかりやすくするため、当該図面に不図示）によって制御され、当該コントローラは、トリガ信号を生成し、液滴の噴出時間を制御する。従って、液滴の連続流がノズル出口において生成されるＣＩＪ技術とは対照的に、プライマリ液滴はオンデマンドで生成される。その後、生成されたプライマリ液滴の各々は、印刷されるべき表面に向かわされ。これは、液滴の一部のみが出力され、他の液滴はガターにフィードバックされるＣＩＪ技術とは対照的である。
【０１４４】
さらなる別の実施形態においては、２つより多いプライマリ液滴が生成されてよく、すなわち、結合液滴５２２は、２つより多い液滴の（同時または逐次）融合により形成されてよく、例えば、３つの液滴が３つのノズルから噴出され、これらノズルのうち少なくとも２つは、結合液滴５２２のフローＡｃの所望の軸に対し傾斜したそれらの軸を有する。
【０１４５】
好ましくは、結合液滴５２２のフローＡＣの軸は、プリントヘッドの主軸であるが、それは別の軸であってもよい。プリントヘッドは、液滴配置の制御を向上させるための追加的な手段を備えてよい。
【０１４６】
さらに、プリントヘッドは、結合液滴５２２がプリントヘッドを出る前に、結合液滴５２２の硬化の速度を上げるための手段を備えてよい。例えば、結合液滴５２２内の紫外線に感受性のある硬化剤に影響を与えるためのＵＶ光源（当該図面に不図示）が挙げられる。
【０１４７】
噴出されるプライマリ液滴が昇温を有するように、貯蔵槽５１６Ａ、５１６Ｂ内の液体が予熱されてよく、または、ノズル出口が、ノズル出口に設置されたヒータによって加熱されてよい。作動流体（すなわち、インクおよび触媒）を昇温させると、プライマリ液滴の融合プロセスの改善につながってよく、好ましくは、結合液滴５２２の温度より低い温度を有する被印刷物へ塗布されたときの結合液滴の付着力を上げ、且つその硬化時間を低減してよい。従って、噴出されるプライマリ液滴の温度は、印刷されるべき表面の温度より高い必要があり、温度の差は、特定の作動流体に合わせて調整される必要がある。融合された液滴が印刷表面（インクより低い温度を有する）上へ配置された後の急速な冷却によって、液滴の粘度を増大させ、重力に起因する液滴の流れを防止する。
【０１４８】
プリントヘッドは、さらに、ヘッド構成要素、特にノズル出口５１３Ａ、５１３Ｂおよび接続点５３２の周囲の領域を、環境から保護するカバー５８１を備えてよく、例えば、ユーザによる、または印刷される被印刷物による接触からそれらを防止する。カバー５８１は、反応チャンバを形成する。接続点５３２は反応チャンバ内部にあるので、プライマリ液滴の結合プロセスは、正確に且つ予測可能に制御されてよい。というのは、当該プロセスは、プリントヘッドの周囲から離間された環境において生じるからである。プリントヘッド内部の環境は制御可能であり、環境条件（エアーフロー経路、圧力、温度等）は既知であるので、融合プロセスは、予測可能な態様で生じてよい。
【０１４９】
さらに、カバー５８１は、液滴の結合のために安定した条件を提供すべく、カバー５８１内部の容積、すなわち、ノズル出口５１３Ａ、５１３Ｂおよび液体貯蔵槽５１６Ａ、５６６Ｂの周囲の容積を、周辺温度に対し昇温された予め定められた温度、例えば、４０℃から８０℃（液滴のパラメータにより、他の温度も可能である）に加熱するための加熱要素（当該図面において不図示）を備えてよい。温度を検知するための温度センサが、カバー５８１内に位置されてよい。プリントヘッド内部の温度が高いほど、拡散により、融合される液滴のより良い混合を促進する。さらに、昇温により、混合の瞬間に開始する化学反応の速度を上げる。印刷される材料の表面上でのインクの反応が、印刷されるイメージへのより良い付着を可能にする。
［第６の実施形態］
【０１５０】
本発明によるインクジェットプリントヘッドの第６の実施形態を図１５に示す。第６の実施形態の大半の特徴物は、第５の実施形態と共通であるが、以下の点が異なる。６（６××）で開始する参照番号を有する要素は、５（５××）で開始する参照番号を有する第５の実施形態の要素に対応する。
【０１５１】
偏向電極６７３、６７４が、帯電されたプライマリ液滴６２１Ｂの経路沿いに配置されている。偏向電極６７３、６７４は、ＤＣ電圧源に接続されており、これによりキャパシタを形成する。偏向電極６７３、６７４は、帯電されたプライマリ液滴６２１Ｂの経路を偏向させるために用いられる。偏向電極６７３、６７４は、ＣＩＪの技術分野で既知の態様で設計されてよく、従って、さらなる詳細な説明は必要ではない。
【０１５２】
一部の適用においては、プライマリ液滴６２１Ａ、６２１Ｂが、接続点６３２において特定の角度αで衝突するように、プライマリ液滴６２１Ａ、６２１Ｂの飛行経路を制御することが重要であってよい。例えば、角度αは、プライマリ液滴６２１Ａ、６２１Ｂを形成する液体の種類に依存してよく、一部の液体に関しては、他の液体よりも、より小さな衝突角度αが好ましくてよい。帯電されたプライマリ液滴の飛行経路における偏向電極６７３、６７４が、プリントヘッドの多用途性を増大させる。ノズル６１１Ａ、６１Ｂは、プライマリ液滴が主要な飛行経路ｐＡ、ｐＢに沿って噴出されるように、予め定義された配置で配置されてよい。次に、所望の衝突角度αが接続点において得られるように、少なくとも１つの帯電された液滴６２１Ａ、６２１Ｂの少なくとも１つの飛行経路ｐＡ、ｐＢは、その経路ｐＡ、ｐＢ沿いに配置された偏向電極６７３、６７４によって変更されてよい。
【０１５３】
プライマリ液滴６２１Ａ、６２１Ｂの両方が帯電される場合、２組の偏向電極が用いられてよく、各々はそれぞれの経路ｐＡ、ｐＢ沿いの別個の位置に配置される。  ［第７の実施形態］
【０１５４】
本発明によるインクジェットプリントヘッドの第７の実施形態を図１６に示す。第７の実施形態の大半の特徴物は、第６の実施形態と共通であるが、以下の点が異なる。７（７××）で開始する参照番号を有する要素は、６（６××）で開始する参照番号を有する第６の実施形態の要素に対応する。
【０１５５】
制御可能なＤＣまたはＡＣ電圧源に接続された一組の櫛のような加速電極７７５、７７６は、帯電された結合液滴７２２がプリントヘッド出口を出る前に、当該液滴７２２の流れの速度を増大させるよう構成されている。所望の結合液滴７２２の出口での速度を実現すべく、例えば、印刷距離を制御すべく、速度は、加速電極７７５、７７６に接続されたＡＣ電圧源を制御することで制御可能な態様で増大されてよい。印刷距離を制御することは、平坦でない被印刷物上への印刷時に特に有用であってよい。一組の加速電極７７５、７７６は、電極により生成される電場が、望ましくない態様でそれらの動作に干渉しないように、偏向電極７７３、７７４から十分大きい距離を置いて配置されるべきである。結合液滴７２２が加速力の影響下に置かれたままとなる加速電極間の距離および加速電極の対の数は、結合液滴７２２のサイズおよび結合液滴７２２の要求される速度増加に依存する。一部の産業印刷用途について、結合液滴の速度を好ましくは２倍または３倍、例えば、ヘッドの出口で測定して６ｍ／ｓから１２ｍ／ｓまでにすべく、一組のＡＣキャパシタが必要となる可能性がある。加速ユニットとして、ＤＣ電極を取り付けることも可能である。
【０１５６】
加速電極を用いると、融合（これら液滴の相対速度、液滴に付与される表面張力、サイズ、温度等に依存する特定の最適な衝突パラメータにおいて生じる）を助けるようにノズル出口からプライマリ液滴を比較的低速度で噴出し、その後、所望の印刷条件を実現すべく、結合液滴を加速させることが可能になる。
［第８の実施形態］
【０１５７】
本発明によるインクジェットプリントヘッドの第８の実施形態を図１７に示す。第８の実施形態の大半の特徴物は、第５の実施形態と共通であるが、以下の点が異なる。８（８××）で開始する参照番号を有する要素は、５（５××）で開始する参照番号を有する第５の実施形態の要素に対応する。
【０１５８】
帯電電極８７７、８７８が、結合液滴８２２の経路沿いに配置されている。例えば、帯電電極８７７、８７８は、ＤＣ電圧源に接続されて、当該電極間に電気アークを形成してよい。帯電電極８７７、８７８は、電子銃として機能してよい。その結果、結合液滴８２２は、その経路ｐＣ沿いを飛行中に帯電される。結合液滴は、電気的に中性（すなわち、帯電されていない）のプライマリ液滴８２１Ａ、８２１Ｂで形成されてよく、その後、結合液滴８２２は飛行中に帯電され、偏向電極によるその制御を可能にしてよい。代替的に、結合液滴は、少なくとも１つの帯電されたプライマリ液滴（例えば、第１の実施形態による）で形成されてよく、その後、結合液滴８２２の電荷が、帯電電極８７７、８７８により、飛行中に変更されてよい。
［さらなる実施形態］
【０１５９】
図面は、模式的なものであり、縮尺通りではなく、動作原理をより良く理解するための実施形態を示すために用いられているに過ぎないことに留意されたい。
【０１６０】
本発明は、高解像度ＤＯＤインクジェットプリンタに特に適用可能である。しかしながら、また、本発明は、加圧されたインク液滴を排出可能なバルブベースの低解像度ＤＯＤにも適用されてよい。
【０１６１】
反応チャンバ内の環境は、以下のパラメータ、すなわち、チャンバ温度（例えば、反応チャンバ内部のヒータにより）、気体流の速度（例えば、供給される気体の圧力を制御することにより）、気体成分（例えば、様々なソースから供給される気体の組成を制御することにより）、電場（例えば、電極を制御することにより）、超音波場（例えば、反応チャンバ内部に追加的な超音波発生装置を設けることにより。図面に不図示）、ＵＶ光（例えば、反応チャンバ内部に追加的なＵＶ光発生装置を設けることにより。図面に不図示）等のうち、少なくとも１つを制御することにより、制御されてよい。
【０１６２】
当業者は、上記の実施形態の特徴を、他のＤＯＤプリントヘッドで既知の特徴とさらに組み合わせ可能であることを理解するであろう。例えば、上記の通り、排出、ガイド、形成に関する同一原理を用いることにより、並びに、プリントヘッド内部での制御された融合、および液滴を加速させることにより、１つの結合液滴を形成すべく、２つより多いプライマリ液滴を方向付ける２つより多いノズルが存在してよい。
【図１】
2019523159.tif 000003
【図２】
2019523159.tif 000004
【図３】
2019523159.tif 000005
【図４】
2019523159.tif 000006
【図５】
2019523159.tif 000007
【図６】
2019523159.tif 000008
【図７】
2019523159.tif 000009
【図８】
2019523159.tif 000010
【図９】
2019523159.tif 000011
【図１０】
2019523159.tif 000012
【図１１Ａ】
2019523159.tif 000013
【図１１Ｂ】
2019523159.tif 000014
【図１２】
2019523159.tif 000015
【図１３】
2019523159.tif 000016
【図１４】
2019523159.tif 000017
【図１５】
2019523159.tif 000018
【図１６】
2019523159.tif 000019
【図１７】
2019523159.tif 000020
【国際調査報告】
2019523159.tif 000021
2019523159.tif 000022
2019523159.tif 000023
2019523159.tif 000024